一种视觉引导的全向移动双臂机器人及其全向移动方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106363612A(43)申请公布日2017.02.01(21)申请号201610906943.X(22)申请日2016.10.18(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人康升征吴洪涛杨小龙李耀(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人贺翔(51)Int.Cl.B25J9/02(2006.01)B25J9/16(2006.01)B25J19/02(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种视觉引导的全向移动双臂机器人及其全向移动方法(57)摘要本发明公开了一种视觉引导的全向移动双臂机器人及其全向移动方法，全向移动双臂机器人包含车体、上位机、支撑骨架、深度摄像头、第一至第四超声波传感器模块、以及第一至第二机械臂；上位机和支撑骨架均固定在车体上；深度摄像头、第一至第二机械臂均设置在支撑骨架上；深度摄像头和上位机电气相连；车体包含底盘、车盖、第一至第四直流电机、第一至第四电机驱动模块、第一至第四联轴器、第一至第四全向轮、下位机和蓝牙模块。本发明增大了机器人的工作空间范围，提高了其灵活性，具有较大的实用价值。CN106363612ACN106363612A权利要求书1/2页1.一种视觉引导的全向移动双臂机器人，其特征在于，包含车体、上位机、支撑骨架、深度摄像头、第一至第四超声波传感器模块、以及第一至第二机械臂；所述上位机和支撑骨架均固定在车体上；所述深度摄像头、第一至第二机械臂均设置在支撑骨架上；所述深度摄像头和所述上位机电气相连，用于拍摄全向移动双臂机器人正面的图像并将其传递给所述上位机；所述车体包含底盘、车盖、第一至第四直流电机、第一至第四电机驱动模块、第一至第四联轴器、第一至第四全向轮、下位机和蓝牙模块；所述第一至第四直流电机均固定在底盘上，其输出轴分别通过第一至第四联轴器与第一至第四全向轮的输入轴对应相连；所述第一至第四直流驱动模块分别和第一至第四直流电机对应相连，用于驱动其对应的直流电机；所述车盖设置在底盘上、呈长方体；所述第一至第四超声波传感器模块分别对应设置在车盖的四个侧面上，用于测量车盖四个侧面和障碍物之间的距离；所述蓝牙模块和所述上位机基于无线通信；所述下位机分别和第一至第四电机驱动模块、第一至第四超声波传感器模块、第一至第二机械臂、蓝牙模块电气相连，用于将第一至第四超声波传感器模块的感应数据传递给所述上位机、并根据接收到的上位机的控制命令控制第一至第四电机驱动模块以及第一至第二机械臂工作；所述上位机用于根据深度摄像头拍摄的图像、第一至第四超声波传感器模块的感应数据、以及外部输入的工作指令发送控制命令给所述下位机。2.根据权利要求1所述的视觉引导的全向移动双臂机器人，其特征在于，所述第一至第二机械臂均包含三个用于控制机械臂运动方向的旋转驱动单元和一个机械手爪；其中，所述机械手爪通过三个旋转驱动单元和所述固定骨架连接；所述三个旋转驱动单元、机械手爪均和所述下位机电气相连。3.根据权利要求2所述的视觉引导的全向移动双臂机器人，其特征在于，所述机械手爪的夹持面上设有和所述下位机电气相连的触觉传感器。4.根据权利要求1所述的视觉引导的全向移动双臂机器人，其特征在于，所述底盘包含前底盘和后底盘，所述前底盘和后底盘之间通过连接轴固连；所述第一至第二直流电机设置在前底盘上，第三至第四直流电机设置在后底盘上；所述后底盘上设有四根支撑柱，所述车盖通过螺栓与所述四根支撑柱的顶端固连。5.根据权利要求1所述的视觉引导的全向移动双臂机器人，其特征在于，所述第一至第四超声波传感器模块均包含超声波发射单元和超声波接收单元；所述车盖的四个侧面上均设有两个安装有橡胶套的孔洞；所述第一至第四超声波传感器模块的超声波发射单元和超声波接收单元分别对应设置在车盖四个侧面的孔洞中。6.基于权利要求1所述的视觉引导的全向移动双臂机器人的全向控制方法，其特征在于，包含以下步骤：2CN106363612A权利要求书2/2页以底盘中心为原点、前进方向为X轴、X轴的顺时针方向90度为Y轴建立坐标系，得到底盘的正向运动学方程：式中，为底盘在坐标系下的位姿矢量，vx为底盘在X轴的速度、vy为底盘在Y轴的速度，ωz为底盘在坐标系下的旋转角速度，为左前轮、右前轮、左后轮、右后轮在坐标系下的角速度矢量，J为底盘速度与轮子转速之间的映射雅克比矩阵，l1和l2分别为轮毂轴心与O点的横向和纵向距离，R为轮子半径，逆时针转动为正方向；若使机器人向X方向运动，控制且机器人的速度为vy＝0，ωz＝0；若使机器人向Y方向运动，控制且机器人的速度为vx＝0，ωz＝0；若使机器人原地旋转，控制且机器人的速度为vx＝0，vy＝0，3